Question

為適應(yīng)太空環(huán)境，航天員都要穿航天服。航天服有一套生命保障系統(tǒng)，為航天員提供合適的溫度、氧氣和氣壓，讓航天員在太空中如同在地面上一樣。假如在地面上航天服內(nèi)氣壓為1atm，氣體體積為2L，到達(dá)太空后由于外部氣壓低，航天服急劇膨脹，內(nèi)部氣體體積變?yōu)?L，使航天服達(dá)到最大體積。若航天服內(nèi)氣體的溫度不變，航天服視為封閉系統(tǒng)。

①求此時(shí)航天服內(nèi)的氣體壓強(qiáng)，并從微觀角度解釋壓強(qiáng)變化的原因。

②若開啟航天服封閉系統(tǒng)向航天服內(nèi)充氣，使航天服內(nèi)的氣壓變?yōu)?.9 atm，則需補(bǔ)充1 atm的等溫氣體多少升？

Answer 1

解析: ①對(duì)航天服內(nèi)氣體，開始時(shí)壓強(qiáng)為p₁＝1atm，體積為V₁＝2L，到達(dá)太空后壓強(qiáng)為p₂，氣體體積為V₂＝4L。由玻意耳定律得：p₁V₁＝p₂V₂（2分）

解得p₂＝0.5 atm（1分）

航天服內(nèi)，溫度不變，氣體分子平均動(dòng)能不變，體積膨脹，單位體積內(nèi)的分子數(shù)減少，單位時(shí)間撞擊到單位面積上的分子數(shù)減少，故壓強(qiáng)減小（2分）

② 設(shè)需補(bǔ)充1atm氣體V′升后達(dá)到的壓強(qiáng)為p₃＝0.9 atm，取總氣體為研究對(duì)象。

p₁(V₁＋V′)＝p₃V₂（2分）

解得V′＝1.6 L（2分）